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    【天一技術共享】橡塑抗靜電機理及應用

    來源:棗莊天一實業有限公司編輯:admin時間:2019/4/13 14:57:17點擊:2296次

    由于 ESD的影響,美國每年造成的損失約 100億美元,英國每年損失為 35億英鎊,日本不合格的電子器件中有 70%是由靜電引起。在我國,因靜電造成的損失也很嚴重

    (一)靜電的損害形式

    1、靜電吸塵 - 產生短路,電器損壞

    2、電磁干擾 - 引起電子設備故障或誤動作

    3、靜電放電擊穿 - 擊穿集成電路和精密元器件,直接損壞

    4、引起爆燃事故

    5、對人體造成電擊

    (二) 防靜電高分子材料的功能:

    1、防靜電材料可以有效的釋放產品表面積累的靜電荷

    2、材料表面不會產生電荷積累和高電位差

    (三)防靜電高分子相比金屬的優勢:

    1、具備高分子材料加工簡易的特性

    2、產品設計自由度高

    3、化學穩定性好

    4、可以媲美金屬材料的防靜電特性

    5、材料電阻率可調范圍廣

    (四)防靜電材料等級劃分:

    根據防靜電等級可以分為以下四類:

    表面電阻小于 10的3次方 Ω

    高導電材料—快速導出靜電

    表面電阻介于 10的3次方 Ω - 10的6次方 Ω

    導電材料—較快導出靜電

    表面電阻介于 10的6次方- 10的9次方Ω

    靜電消散材料—慢慢導出靜電

    表面電阻介于 10的9次方- 10的12次方Ω

    防靜電材料—加工中不產生靜電

    (五) 根據顏色分類:

    1、不可著色防靜電高分子

    這類主要就是黑色防靜電,也屬于永久性防靜電,也是大家最熟悉的,比如導電炭黑填充,導電石墨填充,碳纖維增強,這類大家比較了解,不詳細介紹,有需要了解的可以跟帖。

    2,可著色防靜電高分子

    這類的優點是產品顏色可控,根據客戶的需求,可以隨意配色,此外根據產品的定位和需求,可以分為非永久性抗靜電和永久性抗靜電,詳細介紹這部分。

    可著色抗靜電助劑的作用機理:

    1、抗靜電基的親水基增加制品表面的吸濕性 , 形成一個單分子的導電膜。

    2、離子型抗靜電劑增加制品表面的離子濃度 , 從而增加導電性。

    3、介電常數大的抗靜電劑可增加摩擦體間隙的介電性。

    4、增加制品表面的平滑性 , 降低其摩擦因數。

    A  非永久性抗靜電劑: - 有機小分子抗靜電劑,有以下幾類

    1、陽離子型 - 季銨鹽類

    2、陰離子型 - 磷酸鹽類

    3、非離子型 - 脂肪酸多元醇酯類

    4、兩性型 - 內銨鹽類

    具體用法:

    1、外涂型:此方法使用時以陽離子型表面活性劑效果最好

    2、內加型:最常采用的方法,可以使抗靜電劑均勻地分布在聚合物內,此方法使用時非離子表面活性劑應用最多。

    非永久性抗靜電缺點: 抗靜電效果缺乏永久性、析出使表面變差、加工時受熱分解、對于溫度和濕度依賴性大等。

    B  永久性抗靜電劑:分子量大的親水性高聚物,與基體樹脂有較好 的相容性,因而效果穩定,持久,性能好。 應用機理:

    1、親水性聚合物與高分子基體共混后,其分子鏈的運動能力較強,分子間便于質子移動,通過離子導電來傳導和釋放產生的靜電荷;

    2、抗靜電能力是通過其特殊的分散體態來體現的。

    產品分類:

    1、聚醚類

    2、季銨鹽類

    3、共聚物磺酸鹽類

    永久性抗靜電的優點: 高分子永久性抗靜電劑主要是在制品表層呈細微的層狀或筋狀分布, 構成導電性表層,而在中心部分幾乎呈球狀分布,形成所謂的“芯殼結構”,并以此為通路泄露靜電荷。高分子永久型抗靜電劑是以降低材料體積電阻來達到抗靜電效果的,不完全依賴表面吸水,故其受環境的濕度影響較小。

    關于分類:

    1、陰離子型抗靜電劑

    陰離子型抗靜電劑主要有烷基磺酸鹽、烷基硫酸鹽、烷基磷酸鹽、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鹽等。多用作化纖油劑和油品的抗靜電劑 , 在塑料工業中除某些烷基磷酸( 或硫酸 ) 酯用于聚氯乙烯 (PVC) 和聚烯烴作內混型抗靜電劑使用外 , 大多用作外涂型抗靜電劑。此類抗靜電劑耐熱性及抗靜電性效果優異 , 但對透明制品有不利影響。

    2、陽離子型抗靜電劑

    陽離子型抗靜電劑主要有季銨鹽類、烷基咪唑啉陽離子等 , 其中季銨鹽類最常見。

    此類抗靜電劑極性高 , 抗靜電效果優異 , 對高分子材料的附著力較強 , 多用作外涂型抗靜電劑 , 有時也用作內混型抗靜電劑 , 主要用于合成纖維、 PVC、苯乙烯類聚合物等極性樹脂。但熱穩定性差 , 且對熱敏性樹脂的熱穩定性有不良影響 , 也存在不同程度的毒性或刺激性 , 在食品包裝材料上不宜使用。

    3、兩性型抗靜電劑

    兩性型抗靜電劑主要有甜菜堿、 烷基咪唑啉鹽和烷基氨基酸等 , 其最大特點是分子內同時含有陽離子和陰離子基團 , 在一定條件下可同時顯示陽離子型和陰離子型抗靜電劑作用 , 在應用中與其他類型抗靜電劑有良好的配伍性 , 對高分子材料附著力較強 , 但熱穩定性較差。

    4、非離子型抗靜電劑

    非離子型抗靜電劑主要有脂肪酸多元醇酯、烷醇胺、烷醇酰胺以及脂肪酸、脂肪醇和烷基酚的環氧乙烷的加成物等 , 其中應用最廣泛的是前 3種。這一類型的抗靜電劑雖然本身不能離解為離子 , 無法通過自身導電來泄漏電荷 , 抗靜電效果不及離子型抗靜電劑 , 但是其熱穩定性優異 , 一般對高分子材料不產生有害影響 , 多數產品無毒或低毒 , 并且具有良好的加工性能。

    5、高分子永久型抗靜電劑

    高分子永久型抗靜電劑是指分子內含有聚環氧乙烷鏈、聚季銨鹽結構等導電性單元的高分子聚合物 , 包括聚環氧乙烷、 聚醚酯酰胺、 含季銨鹽的 ( 甲基) 丙烯酸酯共聚物和含親水基的有機硅等 , 特點是抗靜電效果持久 , 不受擦拭和洗滌等條件影響 , 對空氣的相對濕度依賴性小 , 不影響制品的機械性能和耐熱性能 , 但添加量較大 ( 一般為 5 %~20 %) , 價格偏高。有機硅高分子鏈因具有彈性的螺旋形結構 ,經處理后甲基向空氣定向排列 , 可使織物獲柔軟、潤滑和防水功能 , 但含親水基的有機硅可抗靜電。

    抗靜電劑的使用方法和作用機理 根據使用方式的不同 , 抗靜電劑可以分為外涂型和內混型兩種。外涂型抗靜電劑是指涂在高分子材料表面所用的一類抗靜電劑。一般用前先用水或乙醇等將其調配成質量分數為 0 、5 %~2、0 %的溶液 , 然后通過涂布、噴涂或浸漬等方法使之附著在高分子材料表面 , 再經過室溫或熱空氣干燥而形成抗靜電涂層。此種多為陽離子型抗靜電劑 , 也有一些為兩性型和陰離子型抗靜電劑; 內混型抗靜電劑是指在制品的加工過程中添加到樹脂內的一類抗靜電劑。常將樹脂和添加其質量的 0. 3%~3. 0%的抗靜電劑先機械混合后再加工成型。此種以非離子型和高分子永久型抗靜電劑為主 , 陰、陽離子型在某些品種中也可以添加使用。

    各種抗靜電劑分子除可賦予高分子材料表面一定的潤滑性、降低摩擦系數、抑制和減少靜電荷產生外 , 不同類型的抗靜電劑不僅化學組成和使用方式不同 , 而且作用機理也不同。

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